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スラグ(slag)あるいは鉱滓(こうさい)は、鉱石から金属を製錬する際などに、鉱石母岩の鉱物成分などが冶金対象である金属と溶融分離したものである。俗に金屎(かなくそ)とも。スラグはしばしば熔融金属上に浮かび上がって分離され、主としてケイ酸塩と金属酸化物からなる。たたら製鉄などでは「のろ」とも呼ばれる。鉄の生産量が多いため、鉄の精錬由来のものが多く産出されているが、銅やアルミニウムの精錬に際しても発生する。非鉄製錬では?(からみ)とも呼ばれる。

スラグの主成分は鉱石の母岩を構成する鉱物に由来する二酸化ケイ素 (SiO₂) であり、このほか酸化アルミニウム (Al₂O₃)、酸化カルシウム (CaO)、酸化マグネシウム (MgO) などの金属酸化物を含む。製鉄の場合、以上のようなスラグは主に高炉を用いて鉄鉱石から金属鉄を還元精製し、融解した銑鉄を抽出する段階で発生する。転炉を用いて鋼を作る製鋼段階でもスラグが発生するが、主成分にはSiO₂、CaOのほか、炭素を燃焼させて減少させる際に鉄の一部も酸化して燃焼するため、その際に生じたFeOも加わる。火成岩をその成分で酸性岩、塩基性岩と分類するのと同じ論理で、成分中にSiO₂を多く含むスラグを酸性スラグ、CaOを多く含むものを塩基性スラグと呼ぶ。

「滓」が表外字のため、しばしば「鉱さい」と書かれる。なお、「こうさい」は慣用読みで、本来は「こうし」である。大和言葉では「のろ」と呼んだ。

◆ スラグと融剤

原料鉱石に何も加えないでも、鉱石にケイ酸塩や石英などからなる母岩成分が混在する以上は、金属製品から分離すべきスラグは発生する。たとえばたたら製鉄のような前近代以来の古典的製鉄において、スラグは海綿状に還元生成した鉄塊の内部に粒子状、あるいは塊状に分散して生じ、鉄塊を砕いて、あるいは鍛造によって赤熱した鉄素材を叩いて、金属鉄の組織から搾り出すことで、これを分離している。しかし、金属精錬を効率よく進めるには金属と同時に溶融してきれいに浮上、分離できる「良い」スラグを作らなければならない。良いスラグの条件とは、流動し始める温度が低いこと、金属への溶解度が低いこと、粘性が小さいこと、比重が小さいことである。いずれも金属本体とすみやかに分離するために必要な性質である。

例えばSiO₂は3次元網目状にケイ素と酸素が結合しているため、SiO₂の比率が高いと粘度が上がり、金属との分離に時間がかかる。このため、1次元のケイ酸イオンを作り、流動性を高める。そこで高炉では石灰石 (CaCO₃) を鉱石に加えながら加熱している。このように、鉱石に多く含まれるSiO₂に塩基性の強い金属酸化物CaO(ここでは石灰石の分解によって生じている)を加え、流動点が低く、粘度が小さいケイ酸塩化合物を生成する工程は、多くの種類のガラスの製造工程と共通している。

このように良いスラグの形成に貢献する物質を融剤(フラックス)という。ヨーロッパでは有史以来蛍石 (CaF₂) が多く使われてきた。

◆ スラグの用途

スラグ、特に生産量の多い製鉄スラグの発生量は膨大であり、日本国内だけでも年間高炉で3000万トン、転炉で1000万トンにもなる。スラグは産業廃棄物として扱われてきたが、高炉セメント、イネなどに用いるケイ酸肥料(ケイ酸カルシウム)、レンガ、道路の路盤材、グラウンドの舗装材などに用いられるようになった。

◆ 関連項目

・製鉄所

・けら

・呪い

◆ 外部リンク

・[外部リンク] 溶解スラグを建材利用:研究者 神奈川県、(財)下水道新技術推進機構

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